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Java線程池FutureTask實(shí)現(xiàn)原理詳解

更新時(shí)間：2018年02月06日 08:40:46 作者：那個(gè)天真的人

這篇文章主要介紹了Java線程池FutureTask實(shí)現(xiàn)原理詳解，小編覺得還是挺不錯(cuò)的，具有一定借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

前言

線程池可以并發(fā)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，有些時(shí)候，我們可能想要跟蹤任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果，甚至在一定時(shí)間內(nèi)，如果任務(wù)沒有執(zhí)行完成，我們可能還想要取消任務(wù)的執(zhí)行，為了支持這一特性，ThreadPoolExecutor提供了 FutureTask 用于追蹤任務(wù)的執(zhí)行和取消。本篇介紹FutureTask的實(shí)現(xiàn)原理。

類視圖

為了更好的理解FutureTask的實(shí)現(xiàn)原理，這里先提供幾個(gè)重要接口和類的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

RunnableAdapter

ThreadPoolExecutor提供了submit接口用于提交任務(wù)，submit支持Runnable和Callable兩種不同的接口，為了提供統(tǒng)一的對(duì)外接口，jdk在內(nèi)部把Runnable給包裝成了一個(gè)Callable，這一切是通過RunnableAdapter這個(gè)適配器來實(shí)現(xiàn)的。如下為RunnableAdapter的源碼：

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
    final Runnable task;
    final T result;
    RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
      this.task = task;
      this.result = result;
    }
    public T call() {
      task.run();
      return result;
    }
  }

RunnableAdapter是Callable 的實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)了call方法，而call方法僅僅是調(diào)用task.run(),然后return result，這樣就能夠確保在內(nèi)部只需要統(tǒng)一處理Callable接口。

FutureTask實(shí)現(xiàn)原理

通過上一小節(jié)的了解，我們知道提交的Runnable任務(wù)在內(nèi)部統(tǒng)一被轉(zhuǎn)換為Callable任務(wù)。查看submit方法的返回值，為一個(gè)Future，實(shí)際上這個(gè)Futrue為FutureTask實(shí)例，通過此實(shí)例，調(diào)用get方法，可以阻塞當(dāng)前線程，直到任務(wù)運(yùn)行完畢，返回結(jié)果。

整個(gè)調(diào)用鏈條如下所示：

worker thread -> futureTask.run() -> callable.call() -> task.run()

如果提交的是Callable任務(wù)，則只有前面三個(gè)調(diào)用。

為了更好的展示整個(gè)流程，下面舉例演示一遍執(zhí)行流程。

1、向線程池submit一個(gè)Callable任務(wù)(Runnable也會(huì)被轉(zhuǎn)為Callable)，這時(shí)候Callable被傳入一個(gè)FutureTask實(shí)例中，如下所示：

2、線程池使用一個(gè)線程，執(zhí)行這個(gè) FutureTask 任務(wù)，

線程執(zhí)行任務(wù)過程比較簡(jiǎn)單，最終會(huì)調(diào)用Callable.call()或者是 Runnable.run()方法，然后得到一個(gè)結(jié)果，把結(jié)果存儲(chǔ)在FutureTask實(shí)例的outcome屬性中，同時(shí)把狀態(tài)修改為NORMAL，表明任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行完畢，可以獲取結(jié)果了。

我們假設(shè)在執(zhí)行 callable.call() 過程中有多個(gè)線程調(diào)用了同個(gè)FutureTask實(shí)例的get方法，這時(shí)候，這些線程會(huì)被阻塞，存于一個(gè)棧中，如下圖所示：

線程1，2，3調(diào)用FutureTask.get方法，由于任務(wù)未執(zhí)行結(jié)束，這時(shí)候，三個(gè)線程都將被阻塞休眠，F(xiàn)utureTask中有一個(gè)棧，用于存放等待線程，棧頂指針為 FutureTask.waiters引用，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢后，會(huì)迭代喚醒整個(gè)棧中的線程，這時(shí)候，各個(gè)線程都將被喚醒，并且可以順利拿到任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果(執(zhí)行結(jié)果存于 FutureTask.outcome) 。

FutureTask還支持任務(wù)的取消功能，這一切都是通過 FutureTask的state狀態(tài)來協(xié)調(diào)多個(gè)線程的。